Хидрид

С Википедије, слободне енциклопедије

Хидрид је назив за негативни јон водоника, H−. Иако само одређени број елемената гради једињења у којима постоји хидридни јон, хидридима се називају сва бинарна једињења водоника са већином хемијских елемената, без обзира на облик у којем се водоник налази. Водоник не гради бинарна једињења са неким прелазним елементима и племенитим гасовима.[1][2][3][4][5]

Хидриди се најчешће деле према типу хемијске везе и то на:

  • Јонске хидриде,
  • Ковалентне хидриде,
  • Металне или интерстицијалне хидриде, и
  • Интермедијарне хидриде.

Хидридни јон[уреди | уреди извор]

Хидридни јон представља најједноставнији ањон, а састоји се од два електрона и једног протона. Како водоник има релативно мали електронски афинитет (72.77 kJ/mol), хидридни јон је изразито базан због чега не постоји у воденим растворима. Са H+ јонима реагује према реакцији:

H− + H+ → H2; ΔH = −1676 kJ/mol

Због изразите егзотермности наведене реакције, хидридни јон је у стању да издвоји H+ јон из већине једињења која садрже водоник. Због мале вредности електронског афинитета водоника и јачине H-H везе (∆HBE = 436 kJ/mol) хидридни јон је изразито јако редукционо средство:

H2 + 2e− ⇌ 2H−; Eo = −2.25 V

Постојање хидридног јона је доказано у кристалима хидрида алкалних и тежих земноалкалних метала (Ca, Sr и Ba). Докази за постојање H− јона у овим једињењима су: неусмереност хемијских веза (одсуство ковалентног карактера), електрична проводљивост талина и издвајање водоника на аноди приликом електролизе истих. Како се већина ових хидрида распада пре тачке топљења, они се могу електролизовати из еутектичке смесе LiCl/KCl.

Хидридни јон је прилично дифузан, због чега његов радијус знатно зависи од врсте катјона који се налази у структури.

Јонски хидриди[уреди | уреди извор]

Јонски хидриди су једињења у којима постоји H− јон. Бинарне (опште формуле MH или MH2, нпр. LiH) јонске хидриде граде алкални и тежи земноалкални метали. Бинарни хидриди алкалних метала кристалишу у структури NaCl-а, а хидриди земноалкалних метала који су јонског типа имају орторомбичну структуру PbCl2. Добијају се директним реакцијама између метала и водоника на релативно високим температурама.

Бор, алуминијум и галијум граде комплексне хидриде опште формуле MIMIIHn (где је MI алкални метал, а MII = B, Al или Ga) који имају већи удио ковалентне везе. Због изразитог афинитета према H+ јону, као и добре растворљивости у етеру, ови хидриди се користе за редукцију органских једињења. Комплексни хидриди се добијају реакцијом алкалних хидрида са водоницима алуминијума, бора и галијума, и то у неводеним растварачима:

4 LiH + AlCl3 → LiAlH4 + 3 LiCl

Редукције органских једињења помоћу хидрида се изводе у апротичним растварачима као што је етар. Ове реакције се не могу извести у води и већини протичних растварача због реакције H− јона са протоном:

NaH + H2O → H2 (gas) + NaOH ΔH = −83.6 kJ/mol, ΔG = −109.0 kJ/mol

Ковалентни хидриди[уреди | уреди извор]

Ковалентни хидриди су једињења водоника са p-елементима, са изузетком племенитих гасова, индијума и талијума. Веза у ковалентним хидридима је мање или више поларна, а водоник посједује парцијално позитивно наелектрисање. Изузетак су хидриди бора у којима водоник има парцијално позитивно наелектрисање. У ковалентне хидриде спадају угљоводици, борани, итд. Према типу везе, ковалентни хидриди се деле на:

  • хидриде који имају нормалну ковалентну везу остварену преко електронског пара (хидриди 14.-17. групе ПСЕ),
  • хидриде који су електрон-дефицитарни (ковалентни хидриди 13. групе ПСЕ)

Ковалентни хидриди имају ниске тачке топљења и кључања. Хидриди најелектронегативнијих елемената подлежу аутојонизацији када су у течном стању.

Добијање ковалентних хидрида[уреди | уреди извор]

Методе које се користе за добијање ковалентних хидрида зависе од њихове термодинамичке стабилности.

Хидриди најелектронегативнијих елемената, као што су H2O, HCl и NH3, се добијају директном реакцијом између елемената. Енталпије настајања ових хидрида су негативне.

Хидриди мање електронегативних елемената се могу добити реакцијама киселе хидролизе одговарајућих соли, пиролизом виших хидрида, електричним пражњењем, деловањем микроталаса, итд.

Електрон-дефицитарни хидриди[уреди | уреди извор]

Електрон-дефицитарни хидриди су хидриди у којима постоје тзв. полицентарске ковалентне везе. Полицентарске везе су везе у којима један електронски пар повезује више од два атома. Овакве везе су карактеристичне за хидриде бора.

Метални или интерстицијални хидриди[уреди | уреди извор]

Хидриди већине d-елемената, лантаноида и актиноида спадају у металне или интерстицијалне хидриде. Елементи који се налазе у средини д-блока не граде ову врсту хидрида (тзв. елементи "водоникове празнине"). Особине металних хидрида су сличне особинама метала из којег су добијени - имају сличну тврдоћу, метални сјај, електричну проводљивост и магнетске особине. Густоће металних хидрида су мање од густина полазних метала јер су атоми водоника, смјештени у шупљинама (интерстицијама) густо пакованих атома металне решетке, изазивају њену експанзију. Најчешће су нестехиометријског састава и заправо представљају чврсте растворе као нпр. LaH2,87, TiH1,8, VH1,6, PdH0,7, итд.

Метални хидриди се добијају релативно благим загревањем метала у струји водоника при високим притисцима. Реакционе температуре нису високе јер су метални хидриди термички нестабилни.

Један од најинтересантнијих металних хидрида је паладијум хидрид, PdH0,7, који настаје хлађењем паладијума у водонику. Паладијум има могућност да апсорбује 935 пута већу запремину водоника од властите. Загревањем PdH0,7 долази до ослобађања водоника, при чему је ослобођена количина независна од хемијског састава хидрида, а пропорционална је притиску и температури. Систем Pd/H2 се користи за прочишћавање водоника, а изучава се као потенцијални резервоар са сигурно чување водоника у возилима на горивне ћелије.

Интермедијерни хидриди[уреди | уреди извор]

Одређени број елемената гради хидриде који се не могу сврстати ни у једну од наведених класа, иако су најсличнији ковалентним хидридима. У ову класу спадају хидриди лакших земноалкалних метала; (BeH)n се јавља као ланчани полимер, а MgH2 има структуру рутила и по својим особинама лежи између јонских и ковалентних хидрида. У ову класу спадају и хидриди метала 12. групе ПСЕ - ZnH2 и CdH2 - као и бакар(I) хидрид, CuH.

Номенклатура[уреди | уреди извор]

Јонски хидриди (који садрже H- јон) се именује као "метал хидрид", нпр. натријум хидрид, стронцијум хидрид, итд.

Хидриди електропозитивнијих p-елемената се именују додавањем суфикса -ан, нпр. бор-боран, галијум-галан, олово-плумбан, итд. „АлХ“3 се може именовати као алуминијум хидрид или алуман. Хидриди угљеника су алкани, алкени и алкини. Неки хидриди p-елемената имају тривијална имена, као нпр. амонијак (према ИУПАЦ-у азан), фосфин (фосфан), арсин (арсан), итд.

Једињења водоника са електронегативнијим p-елементима се могу сматрати хидридима, али се именују као "водоникова једињења":

Протид, деутерид и тритид су називи за јоне или једињења који садрже изотопе водоника протијум, деутеријум и трицијум.

Литература[уреди | уреди извор]

  1. ^ Кахровић, Е., Анорганска хемија, Универзитетска књига, Сарајево, 2005
  2. ^ Greenwood, N. N.; & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd Edn.), Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  3. ^ Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee
  4. ^ Main Group Chemistry, 2nd Edition A.G. Massey
  5. ^ Међународна унија за чисту и примењену хемију (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): Royal Society of Chemistry – International Union of Pure and Applied Chemistry. ISBN 0-85404-438-8. Electronic version.

Vidi još[уреди | уреди извор]

Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrid&oldid=26746965”